三门峡工程是一个彻头彻尾的失败之作,这一点就是当年的决策者和建设者都无法否认。三门峡水库对黄河的危害有哪些,几十年来,又是怎么一步步把黄河搞成今天这个样子的?现在就给大家讲一讲三门峡水库蓄水以后的故事。
三门峡工程位于潼关以下114公里处,河床高程247米,坝高106米,设计正常蓄水位350米,相应库容354亿立方米,防洪库容100亿立方米。三门峡水库纸面上的设计指标非常美妙:它控制了黄河流域面积的92%、90%的上游来水,以及几乎100%的全河来沙;黄河的三个主要洪水源,三门峡控制了两个;黄河千年一遇的洪峰流量3.6万立方米/秒,到了三门峡这儿,一下就能削减到6000立方米/秒。
唯一一点不美妙的地方,就是泥沙。当时三门峡上游每年来沙约17亿吨,体积约13亿立方米,按正常蓄水位计算,只需要27年,三门峡水库就淤满了。对于这个问题,当年的水利专家给出的解决方案有两个:一个是水土保持,另一个是异重流排沙。
水土保持大家应该很清楚,啥叫异重流排啥捏?异重流有点像鸡尾酒,就是当高含沙水流进入水库遭遇库区清水后,由于密度差而潜入清水底部运行的一种现象,专家们认为,异重流可以冲起库底的淤泥,所以淤积不会很严重。应当说这个方案还是很有一些技术含量的。
1960年9月,三门峡正式蓄水。到1961年6月20日,水位维持在330米以上历时165天,最高水位332.5米,下泄的全是清水,且多次断流,最大日平均流率2210立方米/秒。
糟糕的是……就在这165天时间里,淤积就迅速发展至潼关以上,上游水位迅速抬升,三门峡被迫降低水位,从21日起,改为汛期中水位运用,全部闸门敞开11天,直到8月25日部分闸门仍然敞开。此时潼关最大日平均流率5200立方米/秒,含沙量211公斤/立方米,出库最大日平均流率3950立方米/秒,含沙量仅30公斤/立方米。换句话说,库内淤积的状况丝毫没有得到改善。
放水不过两个月,三门峡再次蓄水,最高水位达332.53米,并保持330米水位一直到11月上旬。此时在陕西华县出现拦门沙,库内出现淤积三角洲。
到1962年3月,离开始蓄水不过1年半,库区淤积问题就已充分暴露:潼关河床迅速淤高4.5米,在那里形成一个拦门沙,即使水库水位下降,潼关以上的水位也很难下降。渭河河口也出现一个拦门沙,威胁关中平原和工业重镇——古都西安。
顺便说一句,三门峡工程在设计时有一个假设前提,即认为水库的水面是平的,可是实际上,水库的水是一个斜面,“高峡出平湖”的场景是不存在的,这样就无法准确计算淹没和淤积的范围。当时黄万里就已经指出:“现行法假定库内水是平的,又假设坝址的Q-t线(流率-水位关系线)作为进库线,这是不合理也不安全的。必须改用不定流的方法计算。即使在技术经济报告中用现行法计算,未必就可当作近似的结果。对于防洪库量的确定,对于水库淤积后淹没高程的计算,可能距离实际发生的情形很远”——不幸的是,同样的错误又在三峡工程出现了,所以我们才会看到,三峡坝前175米水位时,库尾水尾已经达到181.8米,高出理论值6米还多;所以我们才会知道,三峡的防洪库容其实远远达不到对外宣传的220亿立方米。
平心而论,国家对黄河的泥沙问题不能说不重视。五十年代初,黄委和水利水电科学研究所都各自成立了泥沙研究所,都是以黄河泥沙为重点研究对象,后者还研究官厅水库建成后永定河的泥沙变化。两个研究所里集中了几乎当时中国所有的泥沙专家。
三门峡工程开工前一年,水利水电研究所派出一支队伍前往郑州,与黄委会的研究力量共同组成了黄河下游研究组(以下简称黄河组),留在北京的人员继续以永定河实测资料为基础进行黄河泥沙河道研究(以下简称永定河组)。一年后各自的研究报告出炉了,结果大相径庭:黄河组认为:黄河下游河槽将很快下切变窄变深,河道趋于稳定,不再游荡;而永定河组的结论则完全相反,他们认为黄河下游滩地将大量坍塌,河槽将变浅变宽,河道游荡依旧,防汛抢险局势将更加严峻。出于众所周知、显而易见的原因,最终黄河组的报告被采纳。
顺便说一句:黄河组的组长,就是日后被称为中国泥沙淤积方面大牛的钱宁……
随着三门峡大小闸门隆隆降下,浑浊的河水挡在坝前,一时间,坝下的河水真的清了。据当年在花园口负责监测河清的人员记述:“含沙量大大减少,河水碧绿,河床变为卵石覆盖,并渐次向下游推移,现在已达(监测)断面。同时深泓点冲刷迅速,曾在三天内下降2.5米。河槽水深加大,水位下降。全河段普通趋向整齐归顺,主流无大幅度的摆动,流路稳定,水流弯曲度增大,新成滩地和中心滩有所降低。”
怎么样,清水出库,冲刷下游河道,将河道冲深,增加行洪能力,河道再也不乱摆了,看上去是不是很美妙,永定河组的预测简直就是胡说八道嘛。
——且慢下这样的结论。
之所以花园口的监测人员会观察到这样美妙的场景,原有有好几个:一是花园口离大坝比较近,清水的挟沙能力还比较强;二是这一段河底比较特殊,是卵石加沙的床质,颗粒较小的沙子冲走以后,大的卵石就冲不动了,密密麻麻覆盖在河床上,河床就再也不能供沙了。
此外,还有一个重要的原因:当年花园口这里有一个大坝!叫做花园口枢纽。由于花园口枢纽的存在,三门峡下泄的清水原本已经有所退减,到这里被束集而重新得到加强,再次增加了冲刷能力,一直能够冲到下游的童寨。
今天花园口枢纽已经不存在了,这又是咋回事捏?
说到花园口枢纽,就要歪一歪楼,先说说苏联老大哥指导完成的《黄河综合利用规划》。根据这份规划,黄河干流上要修建46座拦河大坝,这些梯级枢纽完成后,总的装机容量达2300万千瓦,年平均发电量1100亿度,相当于中国1954年发电量的10倍;500吨的拖轮可以从入海口直达兰州。
1997年,这份报告经过修改后继续有效,只是枢纽的数量从46个缩减到36个,截至目前已经建成12座,分别是龙羊峡、李家峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、大峡、青铜峡、三盛公、万家寨、天桥、三门峡和小浪底。
航运的问题则不提了。
花园口枢纽,就是这46个梯级中的一个,1959年12动工。枢纽的具体资料我已经找不到了,但规模肯定不小。请注意,那正好是那个全民热情和愚昧夹杂的大跃进年代,河南省恨不得一两年内就实现全面水利化,不遗余力大搞水力,动员了13万民工上阵,总共花了不到半年,1960年5月便宣告竣工,你说疯狂不?
不过话说回来,在那个年代,没有不疯狂的东西。想想建个人民大会堂也只花了10个时间,建个水坝只花半年有什么好奇怪的?再往深里想想,当时主政河南的正是大名鼎鼎的吴芝圃,就更没有什么好奇怪的了。
花园口枢纽修好以后,由于泥沙淤积计算失误,问题接踵而来。1963年,距离枢纽建成不过三年,泥沙淤积就已经到了无法忍受的程度,加之枢纽建成后下游长期断流,当年5月,随着一声巨响,花园口枢纽被爆破拆除。
所以现在知道毛爷爷那句“三门峡不行就把它炸掉”的名言不是随便说说了吧,这不光是一个气度问题,而是实践出真知——人家已经这么干过一回了。
说回下游的情况。光看花园口以上河段,还是形势大好的;不过俗话说得好,模范不莫非,从西往东看。这西边吃烙饼,东边就只能喝稀饭了。除了极个别河段,整个三门峡以东的黄河下游可以说是一塌糊涂。
这是怎么回事呢?原来,黄河铁谢以下河床为泥沙床质,清水流经这里冲刷河道,河底泥沙重新卷起向下游输送,但由于非汛期上游来水有限,泥沙冲到再下游的高村就再也冲不动了,高村以下河段扔然是淤积状态,只有汛期才能实现全下游的冲刷;可是自然状态下,黄河的淤积主要发生在汛期高水位时,因此淤积基本集中在滩地;三门峡成库后,清水下泄流率和流量都不大,所以形成的水位不高,因此冲刷全部集中在河槽里——换句话说,淤积的位置和冲刷的位置不一样,真正淤积的没冲走,不该冲走的全冲走了。
那么,下游一年冲走多少泥沙呢?1060年10月到1962年3月,下游河道共冲刷9.4亿吨,同期在库区淤积17.5亿吨;1962年3月到1964年10月,下游河道共冲刷13.4亿吨,同期在库区淤积了25.2亿吨。几十亿吨泥沙的冲淤变化,使得下游河道发生了剧烈的改变。
首先是河滩的大规模坍塌。河道没有像黄河组预计的那样变窄变深,却是如永定河组预计的那样普遍变宽变浅了,除了高村以上若干河段情况较好,一般宽度都增加了1~2倍,具体表现就是河滩的大规模坍塌。从1960年冬天到1964年秋,铁谢到花园口损失滩地61.4平方公里,花园口到东坝头是186.7平方公里;东坝头到高村是71.3平方公里;高村到陶城埠是76.4平方公里,累计损失滩地395.8平方公里。
在自然状态下,黄河滩地坍塌其实是年年发生的,并不是什么稀罕的事。只不过这坍塌汛后又又随即会淤回,上面还会厚厚地覆盖一层肥沃的淤泥,有利农作物生长,年复一年,总面积基本不变——这就是为什么黄河边的滩地在两岸老百姓口中被充满感情地称为“水浇地”的原因。如今水库一建,价值连城的水浇地成了泡影。
剩下那些没被冲走的滩地,命运也好不到哪里去。水库蓄水后,残余滩地淤积的不再是肥沃的淤泥,而是粗沙,基本再不能耕种了,这样变相废弃的滩地没有查到全部的统计资料,不知道有多少。
随即而来的三年大饥荒,河南是受灾最为严重的省份之一。倘若沿河的滩地不损失,能够种上粮食,不知道能救活多少河南人民?
伴随滩地坍塌的是河道的剧烈摆动。除了受花园口枢纽控制的河段情况较好,其余所有监测断面均发生了剧烈的河道变化,无一例外,有的甚至摆动了5、6公里之多,而且来回反复不定。
黄河下游是典型的分叉型河流,原本指望清水下泄能够整理河道,减少支叉发育,结果也泡了汤。监测结果表明,除了靠花园口枢纽的支叉因集束水流有所减少以外,铁谢、官庄峪等几个河段的支叉基本没有太多改变,有的河段支叉反而增加了。
综合以上,防汛形势不是舒缓了,而是更严峻了。根据黄河水利科学研究所80年代的总结,1、由于河势多变,建库后的几年里,河南、山东两省的抢险次数、抢险用石料使用量,反而比建库以前更多;2、建库前汛期洪水有涨有落,堤坝一旦出险,只要坚持较短时间,即可因水势降低而脱险,建库后来水过程趋于平稳,反而导致险工长期不能脱险,抢险时间比以前更长;3、险工坝头的局部冲刷普遍加大,被迫增加河工投入。从60年代到80年代,山东陶城埠以上的险工长度从98.9公里增加到164公里,增加2/3,大部分都是在1964年以前增加的。
对于三门峡蓄水后清水出库的后果,黄万里早有过精准的预言。他说:“‘有坝万事足,无泥一河清’的设计思想会造成历史上严重的后果……出库的清水将产生可怖的急速冲刷,防止它要费很大的力量。6000秒立方的清水可能要比短期的10000秒立方的浑水难以防止,就是一年四季只有600秒立方的清水,也是不易应付的。”
黄万里不是什么先知先觉的圣人,当时的水利科学的技术水平,已经足以预计黄河未来的发展趋势,不是那种特别高精尖的、极少数人才能理解和掌握的前沿知识,只由他老黄这种海龟独家掌握。看看永定河组那份被“枪毙”了的论证报告吧,报告组里就没几个吃过洋面包的(即使有,吃的也不是黄万里那种美国面包,而是俄国大列巴),从意识形态上说,和老黄这种小资反革命完全南辕北辙,但结论照样和黄万里的基本一样。
旧社会永定河边的老河工流传着一句描述河滩坍塌-淤积的谚语“吓唬庸人,不拉亏空”(汛期永定河滩地坍塌的场面很大,看上去很吓人,但这些坍塌的滩地总会在别的时候,在别的地方淤回,一冲一淤基本平衡,不会拉下亏空,黄河的情形也是如此),连没啥文化的河工都明白的道理,那些“歌德-但丁(盯)派”砖家们就敢于装糊涂,你说他们牛不?
1961年秋天,三门峡的威胁终于转化成为实质性的灾害。
首先是这年10月下旬,当坝前水位为332.5米,流率2000立方秒时,由于上游拦门沙壅水顶托,一场根本不是洪水的“洪水”,使得上游陕西华县水位达到337.84米,高出坝前水位5米多。渭河原本是基本不发洪水的,沿河老百姓没什么防洪概念,防洪设施更是少得可怜,潼关以上的陕西段黄河也很少闹水灾,一场“洪水”下来,损失极其惨重,陕西大荔的朝邑5000群众被洪水包围,经驻地解放军冒死营救方脱困。人是出来了,但家全冲没了,顺带淹没了两岸25万亩耕地。
另外一个问题就是土地盐碱化。三门峡水库蓄水使得关中平原地下水位上升,水分蒸发后,在土壤中留下了白花花的盐碱,当年秋天,关中库区农业显著减产。
下游情况也很不妙。
郑州有座黄河铁路大桥,建于1905年,是当时京广铁路的卡脖子路段。因为河底泥沙的缘故,大桥从施工的时候就问题不断:还在基础施工的时候,由于泥沙实在太深太软,结果一夜之间被洪水冲歪了38个桥墩;1918年大水,33号桥墩居然在大水的冲击下向下游移动了55厘米。所以这座铁桥虽然战略地位极其重要,但先天不足。
建国后,为了确保京广大动脉的畅通,在桥墩下先后抛石十多万方,但在大自然的力量下,人力是脆弱的,1958年大水,黄河铁路大桥下的河床被淘深至82.2米高程,而按照桥梁设计指标,河底最低不能超过87米,换句话说,就是桥墩悬空了有差不多5米,下面的地基直接暴露在洪水的冲击下!结果是11号桥墩被冲垮,京广铁路中断达15天。
好了,现在三门峡清水下泄,冲刷能力比洪水还强,前面说了,河槽在清水冲刷下(清水流量只有2000多,1958年洪水可有22300立方米秒),3天就能冲深2.5米,这个铁路大动脉,你是要还是不要捏?
其实,就在三门峡上、下游同时告急的这两年里,老天爷给足了面子,没有凑热闹添乱子。1960~1962年,三门峡上游来水来沙条件较上10年平均值相比,非汛期基本持平;汛期来水虽然偏丰27%,但来沙反而偏少15%,总体条件是相当优越的。如果那两年老天爷不买账,发场大洪水下来,上下游的情形将更加难看,更加不可收拾。
怎么办,水不能再蓄了,这已经是公开的秘密,地球银都知道的。但是黄万里之类反革命分子的下场如何,也是地球银都知道的,所以除了陕西省上窜下跳闹个不停,其余从上到下都在装傻,一级一级翘首以盼,看上面的意思再说。1962年3月20日起,水电部终于沉不住气,在郑州召开会议,将三门峡的水库调度方式来了个180度大转弯:从当初的“拦蓄上游全部来沙”改为“滞洪排沙”。此时距离三门峡工程完工仅仅过去1年半。
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(这个帖子最后修改于: 12-27-2011 08:57 PM by 汉堡王.)